Hieronim Bartel
kierownik Katedry Histologii i Embriologii
Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
Mechanizmy komórkowe i molekularne przebudowy kości
Tkanka kostna podlega przebudowie w ciągu całego życia. Ocenia się, że kościec człowieka odnawia się co 10 lat. Przebudowa kości jest złożonym procesem obejmującym skoordynowane procesy resorpcji i budowy nowej kości. Zjawiska te zachodzą w ośrodkach tworzenia kości, których w całym układzie szkieletowym jest od 1 do 2 milionów.
Rozwój, wzrost i matabolizm tkanki chrzestnej i kostnej jest regulowany zarówno przez hormony (polipeptydowe, steroidowe i tarczycowe), jak i specyficzne miejscowe czynniki wzrostowe.
Komórka kościotwórcza - osteoblast pochodzi z mezenchymalnej komórki macierzystej. Osteoblast nazywany niekiedy obrazowo „wyrafinowanym fibroblastem pod specjalnym nadzorem”, w efekcie oddziaływania na liczne czynniki stymulujące, buduje kość w życiu prenatalnym i odbudowuje kość w okresie postnatalnym. Końcowym produktem osteoblastu jest zmineralizowana macierz tkanki kostnej, której głównym składnikiem jest kolagen. Odbudowa zniszczonej przez osteoblasty kości trwa od 3 do 4 miesięcy.
Komórka kościogubna - osteoklast powstaje poprzez fuzję jednojądrowych komórek prekursorowych krwi pochodzących z rodziny monocyt-makrofag. Specyficzna budowa osteoklastu - spolaryzowany biegun komórki o wysokiej aktywności enzymatycznej umożliwia resorpcję kości. Proces resorpcji (niszczenia kości) trwa około 3 tygodni.
W młodym dojrzałym ustroju mechanizmy niszczenia i budowy tkanki kostnej pozostają w równowadze, która jest zależna od mechanicznego zużycia oraz ośrodkowych i lokalnych czynników homeostatycznych.
Po 40 roku życia proces niszczenia kości zaczyna dominować nad jej tworzeniem co prowadzi do miejscowej lub układowej utraty masy kostnej.
W ostatnich latach poznano niektóre mechanizmy patologii układu kostno-stawowo-mięśniowego (osteoporoza, zapalenie stawów, gojenie się złamań kości) związane z toksycznością środowiskową (metale ciężkie, dioksyny, benzopiren).
Ponad 95% ołowiu, który drogą pokarmową lub/i oddechową może dostać się do ustroju jest magazynowane w kościach. Okres połowicznego rozpadu Pb w kompartmencie szkieletowym wynosi 20-30 lat ( a w osoczu zaledwie 200 dni).
Zaburzenie homeostazy układu kostnego, do którego dochodzi między innymi w ciąży, w czasie karmienia oraz w okresie menopauzy, następuje poprzez uwolnienie metali ciężkich (głównie Pb) ze mineralizowanej macierzy i ich toksyczny wpływ na komórki chrząstki i kości. Ołów, miedzy innymi osłabia proliferację osteoblastów oraz działa na nie szkodliwie - hamując wydzielanie osteonektyny, obniżając aktywność fosfatazy zasadowej i syntezy kolagenu I.
Nowe spojrzenie na patologię tkanki kostnej związane jest z odkryciem receptora arylowęglowodorowego (AHR - aryl hydrocarbon receptor). AHR jest czynnikiem transkrypcyjnym, który pośredniczy w toksyczności środowiskowej i działa szkodliwie na osteoblast. Wykazano, że ołów może wzmacniać ekspresję genów regulatorowych AHR w komórce, a także, że zarówno Pb jak i AHR mogą wzmacniać efekt działania każdego z osobna.
Ligandy AHR są dość powszechne w środowisku - występują w dymie tytoniowym, pestycydach, niektórych produktach chemicznych(dioksyna/furan).
1